Атмосфера

• Будова атмосфери
• Сонячна радіація
• Температура повітря
• Розподіл сонячного світла і тепла на Землі Теплові пояси
• Атмосферний тиск
• Вітер
• Повітряні маси. Циркуляція атмосфери
• Вологість повітря. Хмарність
• Атмосферні опади
• Погода
• Клімат. Кліматичні пояси
• Клімат і людина

Атмосфера

- Будова атмосфери -

      Наша Земля оточена повітряною оболонкою, яку називають атмосферою (від грецьких слів «атмос» — «пара» і «сфера» — «куля»).  Атмосфера — повітряна оболонка Землі, пов'язана з нею силою тяжіння і тому бере участь у її добовому і річному русі. Це верхня і найменш щільна і усіх оболонок. Земна атмосфера — це суміш багатьох газів. Основні з них — азот (78%) і кисень (21%), інші становлять лише близько 1% (в тому числі вуглекислий — 0,03%). Таке співвідношення газів зберігається до 100 км висоти. Кожний з газів виконує свою роль. 

Вище 1000 км атмосфера складається з водню та гелію, а вище 1500 км – майже виключно з одного гелію.     Сучасний склад повітря атмосфери склався завдяки життєдіяльності рослин і підтримується незмінним протягом кількох сотень мільйонів років. Первинна атмосфера Землі була іншою за складом: кисень був майже відсутній, багато було вуглекислого газу та отруйних речовин. Наука, яка вивчає атмосферу називається  метеорологією.

Будова атмосфери

     Атмосфера Землі має шарувату будову. Її умовно поділяють на п’ять основних оболонок, які поступово переходять один у другий.Шари відрізняються один від другого температурою, вологістю, циркуляцією повітря та іншими елементами.

Тропосфера — нижній і найщільніший шар атмосфери. У цьому шарі, який безпосередньо прилягає до Землі, зосереджено близько 80 % усієї маси повітря. 

Для тропосфери характерне горизонтальне й вертикальне переміщення повітряних мас, що зумовлює сталість її хімічного складу. Постійний рух повітря в тропосфері часто супроводжується утворенням хмар і опадами. цей шар прийнятою називати фабрикою або кухнею погоди.

       Стратосфера знаходиться безпосередньо над тропосферою і має висоту від 11 до 50—55 км. Починаючи з висоти 25 км температура в стратосфері швидко зростає, досягаючи на висоті 50 км позитивних значень — від +1 до +5 °С. Важливою специфічною ознакою стратосфери є наявність в ній шару озону. Найбільша концентрація цього газу виявлена на висотах 23—27 км. Озон поглинає ультрафіолетові промені.

Мезосфера знаходиться на висоті від 50—55 км до 80— 85 км. Для неї характерне дуже швидке зниження температури з висотою. 

       На висотах, які близькі до верхньої межі (82—85 км) мезосфери, утворюються видимі з Землі в присмерки продовгуваті, блискучі, тонкі сріблясті хмари, природу яких ще не вивчено; можливо, вони складаються з дуже дрібних і розсіяних льодових кристаликів.

       Термосфера (іоносфера) — величезна за об'ємом, хоч і мізерна за масою (0,5 %) та складна за будовою частина атмосфери. Вона охоплює простір у межах від 80—85 до 800—1000 км. Складається переважно з азоту і кисню, які знаходяться в іонізованому стані. 

     Над термосферою розташована екзосфера — зовнішня частина земної атмосфери. Цю оболонку ще називають шаром розсіювання газів, бо окремі легкі елементи, які його складають — водень і гелій, долаючи сили земного тяжіння і магнітного поля, назавжди відлітають у космос. 

Температура в екзосфері з висотою зростає, мабуть, до 2000 °С. Екзосфера поступово і непомітно переходить у міжпланетний простір.

     Не так давно вважалося, що атмосфера закінчується на висотах порядку 2000—3000 км. Але нові дані досліджень, одержані за допомогою супутників та ракет, дають підстави твердити, що навколо Землі існує ще так звана земна корона, яка складається з водню. Вона простягається більше ніж на 20 000 км.

        Отже, атмосфера має шарувату будову. Нижні шари — головні для живих організмів. Але для біосфери Землі важливе значення мають і ті процеси, що відбуваються на верхніх "поверхах" повітряної оболонки.

- Сонячна радіація - 

     Всі життєві процеси на Землі пов`язані з тепловою енергією. Головним джерелом від якого Земля й атмосфера отримують теплову енергію є Сонце. Воно випромінює енергію у вигляді різноманітних променів - електромагнітних хвиль, які поширюються зі швидкістю 300000 кілометрів за секунду (км/с). Такі випромінювання називаються сонячною радіацією, яка складається з променів різної довжини, які несуть до Землі світло й тепло. 

 Сонячна радіація буває прямою й розсіяною. Радіація, яка приходить безпосередньо від Сонця у вигляді прямих сонячних променів при безхмарному небі називають прямою. Вона несе найбільшу кількість світла й тепла.     Але проходячи через атмосферу, сонячні промені частково розсіюються у всіх напрямах. Така радіація називається розсіяною. 

    Всю сонячну радіацію, яка надходить на Земну поверхню називають сумарною.

   Земна поверхня частково поглинає сонячну радіацію, а частину її відбиває. Радіація, поглинута земною поверхнею називається поглинутою, а відбита - відбитою.

  Одним з важливих показників сонячної радіації є радіаційний баланс. Це різниця між сумарною радіацією і відбитою. 

    

 Кількість сумарної сонячної радіації напряму залежить від кута падіння сонячних променів. Чим ближче ця величина до 90 градусів, тим більше сонячної енергії отримує земна поверхня.

   В свою чергу кут падіння сонячних променів визначається її географічною широтою. Кут падіння сонячних променів знижується з віддаленням від екватора до полюсів. 

    Саме сонячна радіація є визначальним фактором формування температури. 

   Здатність земної поверхні відбивати сонячні промені характеризується показником альбедо (А) - відношенням відбитої радіації (В) до сумарної (С), тобто: 

А = (В/С) х 100 %.  Альбедо поверхні залежить від її кольору, шорсткості, вологості.  Також альбедо всіх поверхонь залежить від висоти Сонця: найменше альбедо буває близько полудня, найбільше - уранці й увечері. Найбільше сонячних променів відбиває поверхня льодовиків і снігу, а найменше - рілля 

- Температура повітря - 

Температура повітря — один із найбільш мінливих показників стану повітря. Її вимірюють за допомогою термометра (від грецької термо — тепло, метрон — міра). Одиниця виміру — градус. Термометри бувають ртутні або спиртові. 

  На метеорологічних станціях для отримання точних температур повітря термометр розташовують у спеціальній будці. Її стінки решітчасті. Це дозволяє повітрю вільно проникати в неї, водночас решітки захищають термометр від попадання сонячних променів. Будку встановлюють на висоті 2 м від землі. Показники термометра записують кожні 3 години.

   Рекордно висока температура повітря на Землі +58°С була зареєстрована в м. Тріполі на півночі Африки. Найнижча температура –89,2°С зафіксована на науковій станції “Восток” в Антарктиді. В Україні найвища температура +40 °С спостерігалася у м. Куп’янську (Харківська область), найнижча – –43 °С в Українських Карпатах.

   Повітря атмосфери пропускає сонячні промені до земної поверхні. Проте саме воно променями не нагрівається. Нагрівається Сонцем земна поверхня. А потім від неї нагрівається повітря. Тому, чим далі від земної поверхні, тим стає холодніше. 

  Встановлено, що на кожний кілометр висоти температура повітря знижується в середньому на 6 ˚С. Високо в горах земна поверхня отримує більше сонячного тепла, ніж біля підніжжя. Проте з висотою тепло швидше випромінюється. Тому при підйомі в гори температура повітря загалом знижується. Ось чому на вершинах високих гір лежать сніг і лід.

Іноді відзначається підвищення температури у міру підвищення висоти. Назва такого явища - температурна інверсія (перестановка температур).

   Поява інверсій може бути обумовлена охолодженням земної поверхні та прилеглого шару повітря за короткий проміжок часу. Це можливо також при переміщенні щільного холодного повітря зі гірських схилів у долини.

    Добовий хід температури. Сонячні промені протягом доби нагрівають Землю нерівномірно. Протягом доби температура повітря підвищується від світанку до полудня і досягає максимуму у 14 — 15 годин. 

    Після цього температура поступово знижується і досягає мінімуму перед сходом Сонця.

Причиною змін температури протягом доби є зміна освітленості поверхні внаслідок обертання Землі навколо своєї осі.

 Річний хід температури по вітря.  У Північній півкулі найвища температура повітря спостерігається в липні, а найнижча — в січні. У Південній півкулі навпаки. Над Світовим океаном — на місяць пізніше (в серпні та лютому), тому що вода нагрівається і остигає повільніше. Річний хід температури повітря пов’язаний зі зміною висоти Сонця над горизонтом і тривалістю дня і ночі протягом року.

За даними спостережень за певний період обчислюють середні (за добу, неделю,

 місяць, рік), максимальні та мінімальні температури, а також амплітуду температур. 

Добова амплітуда — різницю між найвищою і найнижчою температурою повітря за добу.

Річна амплітуда — різниця між середньомісячними температурами найтеплішого і найхолоднішого місяця.

Найбільша добова амплітуда температури спостерігається в тропічних широтах 

(до 40 °С), найменша — в екваторіальних широтах (2 — 4 °С).

   Річні амплітуди коливання температури повітря залежать в основному від широти місця: вони менші біля екватора (1 °С), зростають у середніх широтах (28 °С на широті Киє­ва). На одній і тій самій широті що далі від океану, то більша річна амплітуда.

Ізотерми — лінії, що з'єднують на карті точки з однаковими температурами.

- Розподіл сонячного тепла на Землі. Теплові пояси - 

Кількість світла і тепла поступово зменшується від екватора до полюсів слідом за зміною кута сонячних променів. Середньорічні ізотерми мають напрямок близький до широтного. Найтеплішою паралеллю є 10° пн.ш. (ізотерма +28 °С). 

Це так званий термічний екватор. Через те, що в Північній півкулі більше суші, вона тепліше Південної.

   Унаслідок обертання Землі навколо Сонця кут падіння сонячних променів на поверхню Землі протягом року змінюється. Чим більший кут падіння сонячних променів, тим більше нагрівається земна поверхня. Так, на екваторі кут падіння сонячних променів сягає 90° у березні і вересні (у дні весняного та осіннього рівнодення) і є дуже великим у грудні та червні (у дні зимового і літнього сонцестояння), тому сонячної енергії ці території отримують найбільше, до того ж вона тут ніби сконцентрована . Чим далі від екватора, тим менший кут падіння сонячних променів.Поблизу полюсів кожний сонячний промінь ніби ковзає по поверхні Землі, тому сонячна енергія розсіюється на більшу площину. 

 Пояси освітленності

    При похилому русі Землі навколо Сонця по орбіті, її поверхня в різні пори року нагрівається неоднаково. Залежно від зміни кута падіння сонячних променів є території, які відрізняються за формуванням сезонів року, за зміною тривалості дня і ночі і за температурними умовами. Щоб їх відрізнити на Землі виділяють пояси освітленості.

    Пояси освітленості обмежені тропіками і полярними колами. Найбільше тепла за рік отримує тропічний пояс, який знаходиться обабіч від екватора. Тут кут падіння сонячних променів найбільший і Сонце двічі на рік буває в зеніті.
Навколо Північного і Південного пояса до полярних кіл розташовані полярні пояси, вони найхолодніші. Тут Сонце влітку сходить невисоко, а взимку зовсім не сходить (полярна ніч).
Між тропіками і полярними колами знаходяться помірні пояси освітленості. Тут ніколи не настає полярна ніч і Сонце ніколи не буває в зеніті.

  Для визначення полуденної висоти Сонця застосовують формули:

• для Північної півкулі

     В день літнього сонцестояння 22 червня h0 = 90°- ϕ + 23°26'

     В день зимового сонцестояння 22 грудня h0 = 90°- ϕ - 23°26'

     у дні рівнодення 21 березня і 23 вересня h0 = 90°- ϕ 

• для Південної півкулі

     В день літнього сонцестояння 22 грудня  h0 = 90°- ϕ + 23°26'

     В день зимового сонцестояння 22 червня h0 = 90°- ϕ - 23°26'

     у дні рівнодення 21 березня і 23 вересня h0 = 90°- ϕ 

де h0 - полуденна висота Сонця
      ϕ - географічна широта даного місця

Географічні задачі

Теплові пояси

На підставі відмінностей освітленості сонячними променями і температурі повітря земна поверхня розділена на  77теплових поясів: жаркий, два помірних, два холодних і два пояси морозу.

Умовними межами теплових поясів є ізотерми +20 °С, +10°С і 0 °С.

Через неоднорідністьі підстильної поверхні і рельєфу межі теплових поясів виявилися нерівними і не завжди збігаються з межами поясів освітленості.

−38

ТЕСТИ

- Атмосферний тиск -

     Повітря чинить тиск на земну поверхню і на всі тіла, що на ній знаходяться. Цей тиск визначається вагою стовпа повітря заввишки з усю атмосферу - від земної поверхні до самої її верхньої межі. Встановлено, що такий стовп повітря тисне на кожний 1 см2 поверхні з силою в 1 кг 33 г (відповідно на 1 м2 - понад 10 т). Отже, атмосферний тиск - це сила, з якою повітря тисне на земну поверхню і на всі предмети на ній.

      Атмосферний тиск вимірюють за допомогою спеціального приладу - барометра. У перекладі з грецької це слово означає “вимірювач важкості”. На метеостанціях використовують ртутний барометр.

 Існують і самописні прилади, які безперервно записують значення атмосферного тиску — барографи.

Одиницями виміру атмосферного тиску є міліметри ртутного стовпа (мм рт. ст.) або гектопаскалі (гПа). Ізобари — лінії, які з'єднують на карті точки з однаковим атмосферним тиском.

    На паралелі 45° на рівні моря при температурі повітря 0 °С під тиском повітря стовпчик ртуті піднімається в трубці на висоту 760 мм. Такий тиск повітря вважається нормальним атмосферним тиском. 

     Атмосферний тиск залежить  від температури повітря. 

При нагріванні об’єм повітря збільшується, воно стає менш щільним і легшим. Через це зменшується і атмосферний тиск. При охолоджені відбуваються зворотні явища. Отже, зі зміною температури повітря безперервно змінюється і тиск. Протягом доби він двічі підвищується (вранці та увечері) і двічі знижується (після полудня і після півночі). Взимку, коли повітря холодне і важке, тиск вищий, ніж улітку, коли воно більш тепле і легке. Отже, за зміною тиску можна передбачити зміни погоди. 

  Атмосферний тиск залежить від висоти місцевості. Чим вище від рівня моря, тим тиск повітря менший. Він знижується, тому що з підняттям зменшується висота стовпа повітря, що тисне на земну поверхню. Крім того, з висотою тиск падає ще й тому, що зменшується щільність самого повітря. В тропосфері з підняттям на кожні 100 м тиск зменшується приблизно на 10 мм рт. ст.

   Знаючи, як змінюється тиск, можна вирахувати і абсолютну, і відносну висоту місця. Існує і особливий барометр - висотомір, в якому поряд зі шкалою атмосферного тиску, є і шкала висот.

   Атмосферний тиск, як і температура повітря, розподіляється на Землі смугами: розрізняють пояси низького і високого тиску. їх утворення пов’язане з нагріванням і переміщенням повітря.

   Над екватором повітря добре прогрівається. Від цього воно розширюється, стає менш щільним, а тому легшим. Легше повітря піднімається вгору - відбувається висхідний рух повітря. Тому там біля поверхні Землі протягом року встановлюється пояс низького тиску.

  Над полюсами, де протягом року температури низькі, повітря охолоджується, стає більш щільним і важчим. Тому воно опускається - відбувається низхідний рух повітря - і збільшується тиск. Тому біля полюсів утворилися пояси високого тиску.       Повітря, що піднялося над екватором, розтікається до полюсів. Але, не доходячи до них, на висоті воно охолоджується, стає важчим і опускається на паралелях 30-35°, тропічних широтах, в обох півкулях. Як наслідок - там утворюються пояси високого тиску.

   В помірних широтах, на паралелях 60-65° обох півкуль утворюються пояси низького тиску.

ТЕСТИ. АТМОСФЕРНИЙ ТИСК

- Вітер - 

     Атмосферне повітря постійно рухається. 

Воно переміщується з області з більш високим атмосферним тиском в область з більш низьким. Вітер — горизонтальне переміщення повітря з області високого атмосферного тиску в область низького. Причиною виникнення вітрів є нерівномірний розподіл атмосферного тиску.

Основними характеристиками вітру є його напрям, швидкість і сила.
Напрямок визначається тією стороною горизонту, звідки дме вітер. Якщо вітер дме із заходу на схід, то він називається західним. Для визначення напрямку вітру використовується флюгер (з голландського Vleugel — «крило»).

Швидкість вітру залежить від різниці атмосферного тиску між місцевостями звідки і куди він дме. Чим більше ця різниця, тим вище швидкість вітру і тим більше його сила. Швидкість вітру може сповільниться через тертя об земну поверхню і від перешкод, які постають на його шляху (наприклад, гори). 

Швидкість вітру вимірюється у метрах на секунду (м/с). Біля поверхні Землі вона становить 5 — 10 м/с, у верхніх шарах атмосфери — значно вище. Для вимірювання швидкості вітру використовується анемометр (від грец. Ἄνεμος — вітер і μετρέω — вимірюю). 

Сила вітру вимірюється за шкалою Бофорта, в якій враховується швидкість вітру та його вплив на земні предмети або хвилювання у відкритому морі.

Найсильніші вітри зафіксовані в Антарктиді, де постійно дмуть сильні стокові вітри — Земля Аделі ( до 88 м/с).

Роза вітрів - це своєрідний графік. Він наочно показує повторюванність вітрів різних напрямків за певний час (місяць, рік). У центрі малюють кружечок, в якому записують число днів без вітру.

Види вітрів

Вітри умовно діляться на постійні, сезонні і місцеві.

До постійних відносяться пасати, західні вітри помірних широт і східні вітри полярних областей.

Через обертання Землі вітри у Північній півкулі відхиляються вправо, а у Південній — вліво. Це явище називають ефектом Коріоліса — на честь французького вченого.

Пасати — постійні вітри, які дмуть від тропіків до екватора. Пасати — це улюблені вітри мореплавців у давнину (від іспанського viento de pasada — «вітер, котрий сприяє пересуванню»).

  Пасати Північної півкулі — північно-східні вітри, а Південної — південно-східні.

Швидкість пасатів досить висока (5 — 6

 м/с), але слабшають при їх сходженні поблизу екватора.

Західні вітри помірних широт — постійні вітри, які дмуть від тропіків до помірних широт.

   Західні вітри дмуть цілий рік і посилюються взимку. У Північній півкулі це південно-західні вітри, в Південній — північно-західні.У Південній півкулі через часту повторюваність західні вітри називають «браві вести», а широти, в яких вони дмуть, — «буремні сорокові» та «шалені п'ятдесяті». За допомогою цих вітрів вітрильні судна здійснювали навколосвітні подорожі.

     Східні (стокові) вітри — постійні вітри, які дмуть від полярних областей до помірних широт. У Північній півкулі вони північно-східні вітри, в Південній — південно-східні.Вони зумовлюють різке зниження температури і зменшують кількість опадів. 

     Крім постійних вітрів існують і сезонні. Вони виникають через нерівномірне нагрівання суші та океану і неоднаковий тиск над ними.

Мусони — сезонні вітри, двічі на рік змінюють свій напрямок на протилежний.

Улітку над прохолодним океаном утворюється зона високого тиску, а над материком — зона зниженого тиску. Повітря спрямовується з моря до суші та несе велику кількість атмосферних опадів.

Зимовий мусон дме з материка з високим тиском на океан з низьким тиском. Опадів він не несе, тому що формується над материком.

Площа суші набагато більше у Північній півкулі, тому мусони добре виражені на східних узбережжях Євразії та Північної Америки, де у середніх широтах існує контраст між прогріванням суші та моря. 

Тропічні мусони — особливий різновид мусонів, особливо характерних для Південної та Південно-Східної Азії.

      Місцеві вітри виникають на обмежених територіях під впливом місцевих причин (наявність водойм, гірських перешкод і т.д.). 

Прикладами таких вітрів є бризи, гірсько-долинні вітри, фен, бора та інші.

Бриз — місцевий вітер, який утворюється близько водойм і змінює свій напрямок на протилежний двічі на добу. Бризи виникають біля узбереж морів і озер через добові коливання температур і атмосферного тиску. Денний бриз дме від моря до суші, нічний — від суші до моря.

Гірсько-долинні вітри виникають через неоднакове нагрівання долини і схилів гір. Удень ці вітри дмуть у бік гір, а вночі — у бік долини.

Фен — сильний, поривчастий, теплий і сухий місцевий вітер, який дме з гір у долину. 

Бора — сильний, холодний, поривчастий місцевий вітер, який виникає в разі, коли потік холодного повітря зустрічає на своєму шляху височину; подолав перешкоду, бора з величезною силою обрушується на узбережжя. Викликає обледеніння суден.

 

ТЕСТИ. ВІТЕР

- Повітряні маси. Циркуляція атмосфери -

Поняття про повітряні маси

Властивості повітря змінюються від екватора до полюсів. Над різними територіями великі об'єми повітря відрізняються один від одного температурою, тиском, вологістю, прозорістю або запиленістю і т.д.

Повітряні маси — це великі маси повітря, які формуються над певною територією та які мають відносно однорідні властивості.

     Повітряні маси формуються і переміщуються як одне ціле в загальній циркуляції атмосфери. Площа повітряних мас вимірюється тисячами квадратних кілометрів, а товщина їх шару досягає 20 — 25 км.

      Повітряні маси бувають теплими і холодними. Теплою є повітряна маса, яка рухається на більш холодну підстильну поверхню. Холодна повітряна маса рухається на більш теплу підстильну поверхню.

Повітряні маси діляться на морські та континентальні. Морські повітряні маси — вологі, тому що формуються над океаном, а континентальні — сухі, вони формуються над материком. При переміщенні над поверхнею з іншими властивостями, повітряні маси нагріваються або охолоджуються, зволожуються або стають більш сухими.

      Усього на Землі виділяють 5 типів повітряних мас: екваторіальні, тропічні, помірні, арктичні та антарктичні. 

Всі вони, крім екваторіальних і антарктичних, мають морський та континентальний різновид.

Екваторіальні повітряні маси формуються в екваторіальних широтах. Вони мають досить високими температурами (+20 °С) та високою вологістю повітря. 

Тропічні повітряні маси формуються у тропічних широтах і відрізняються дуже високою температурою. Континентальні — відрізняються низькою вологістю і сильною запиленістю, морські — високою вологістю. 

Помірні повітряні маси формуються у помірних широтах. Континентальні — взимку холодні та сухі, влітку — теплі та вологі. Морські — прохолодні і вологі. 

Арктичні (антарктичні) повітряні маси формуються у полярних широтах. Вони відрізняються дуже низькими температурами, сухістю і прозорістю. Континентальні повітряні маси над льодами Антарктиди і Гренландії більш сухі, ніж морські.

    Повітряні маси зберігають свої властивості над територією, над якою вони сформувалися, і змінюють властивості, опинившись над територіями з іншими властивостями.  

   Постійні і сезонні вітри створюють систему повітряних потоків земного масштабу

— загальну циркуляцію атмосфери. 

Атмосферна циркуляція 3D

Атмосферний фронт

   Атмосферний фронт — перехідна зона,яка знаходиться між двома повітряними масами з відмінними фізичними властивостями (головним чином температурою та вологістю). 

      Біля поверхні землі ширина перехідної зони — лінії фронту становить кілька десятків км; у вертикальній площині вона утворює нахилену під кутом менше 10° поверхню товщиною в сотні метрів. Довжина лінії фронту дорівнює сотням і тисячам км. 

Практично атмосферні фронти спостерігаються лише в тропосфері, де вони виникають. З проходженням атмосферного фронту пов'язані різкі зміни погоди — посилення вітру, похолодання чи потепління, збільшення хмарності, часто з опадами.

       Класифікація атмосферних фронтів проводиться за різними ознаками. Наприклад, розрізняють теплі, холодні, малорухливі, або стаціонарні атмосферні фронти. При змиканні ділянок холодних і теплих атмосферних фронтів утворюються фронти оклюзії, або загасання.

                Класифікація за особливостями переміщення

      Теплий фронт — атмосферний фронт, що рухається в бік холодного повітря. Частіше пов'язаний з системою шарувато-дощових опадів, суцільними дощами і подальшим потеплінням. При його просуванні до високих широт тепле повітря займає місце відступаючого холодного повітря. При цьому висхідне ковзання теплого повітря над дуже пологою фронтальною поверхнею приводить до утворення перед лінією атмосферного фронту хмарної системи в кілька сотень кілометрів шириною, в якій хмарність міняється від тонких і високих перистих хмар в передній частині до потужних шарувато-дощових хмар з обложними опадами безпосередньо перед лінією атмосферного фронту.

      Холодний фронт — атмосферний фронт, що рухається у бік теплого повітря. Холодне повітря наступає і відтісняє тепле повітря, за холодним фронтом у цей регіон приходить холодна повітряна маса. У тиловій частині циклону атмосферний фронт приймає характер холодного фронту з просуванням холодного клину вперед і з витісненням теплого повітря перед ним у високі шари. Хмарна система холодного фронту не така широка, як у теплого фронту. Для неї характерне переважання або, у всякому разі, наявність купчасто-дощових хмар, що дають зливові опади; перед холодним атмосферним фронтом нерідко виникають шквали та грози.

    Фронт оклюзії — атмосферний фронт, що формується, коли холодний фронт наганяє на теплий; процес його формування відомий як оклюзія циклону. При оклюзії циклону теплий і холодний атмосферний фронт з'єднуються, утворюючи складний фронт оклюзії з відповідними змінами хмарних систем.

     Стаціонарний фронт — атмосферний фронт між теплою і холодною повітряними масами, що не рухається. Коли теплий або холодний фронт перестає переміщатися, він стає стаціонарним фронтом.

Атмосферний фронт 3D

Класифікація за географічним положенням

       Арктичний фронт — фронт між арктичними і помірними повітряними масами північної півкулі. Розташовується на південному кордоні арктичної повітряної маси. Зазвичай розрізняють кілька одночасно існуючих гілок арктичного фронту, іноді арктичний фронт огинає безперервно всю північну півкулю.

      Помірний фронт — поділяє північну і південну помірну повітряні маси.

      Полярний фронт — є північним (для Півн. Півкулі) кордоном помірної повітряної маси, що розділяє південну помірну і тропічну повітряну масу.

      Пасатний фронт — фронт в тропіках, що розділяє дві маси тропічного повітря з різними властивостями — старе і більш свіже тропічне повітря, яке нещодавно утворилося шляхом трансформації помірної повітряної маси.

      Внутрішньотропічна зона конвергенції — досить вузька і виражена зона збіжності між північним і південним пасатами (або між пасатом і мусоном, або між пасатом і екваторіальними західними вітрами).

Атмосферні вихори

Вихрові рухи дуже характерні для атмосфери. Серед багатьох безперервно виникаючих і згасаючих вихорів особливо виділяються своїми грандіозними розмірами циклони і антициклони. Діаметр антициклону може сягати кількох тисяч кілометрів. Великий циклон здатний короткочасно охопити відразу майже всю Європу. 

3D модель циклонів та антициклонів помірних широт

Циклон

     Слово “циклон” ми часто чуємо у повідомленнях про погоду. В перекладі з грецької воно означає “той, що кружляє”. Сама назва вказує на круговий рух повітря, що виникає на межі двох повітряних мас. 

Циклон - це величезний атмосферний вихор діаметром 3 000 км з низьким тиском у центрі. Тому повітря рухається від країв вихору до центру. Але під дією відхиляючої сили обертання Землі вітер у циклоні починає відхилятися, огинаючи область низького тиску проти годинникової стрілки в Північній і за годинниковою стрілкою в Південній півкулі. Це нагадує гігантську повітряну дзигу, яка протягом одного-двох тижнів переміщується зі швидкістю 40 км/год. 

Проходження циклону супроводжується вітряною, хмарною з опадами погодою. Влітку він несе похолодання, взимку - потепління. На погоду в Україні впливають циклони, що зароджуються над північною частиною Атлантичного океану. Щорічно їх у нас буває понад 40.

   

 Особливими є тропічні циклони. Вони зароджуються в тропічних широтах над теплими ділянками океану (з температурою води +28 °С). У тропічному циклоні скупчуються хмари, лютують зливи, грози, штормові вітри. Але цікаво, що в самому центрі циклону тихо. Там утворюється область прояснення діаметром ЗО км, яку називають оком бурі. 

Тропічні циклони в Азії називають тайфунами, Австралії - вілі-вілі, Америці - ураганами (буревіями). Вони приносять великі руйнування, зливи, наганяють воду на узбережжя, спричиняючи повені. Щорічно на Землі виникає близько 120 тропічних циклонів. З XX ст. їм стали давати імена.

Антициклон

   

   В антициклоні тиск падає від центру до периферії, відповідно й вітри дмуть так само, але відхиляючись у Північній півкулі вправо (тобто за годинниковою стрілкою), а в Південній — вліво від свого початкового напряму. Для антициклону характерні низхідні рухи повітря, внаслідок чого воно нагрівається і виходить зі стану насичення водяною парою. Тому в області антициклону спостерігається ясна або малохмарна погода.

       Всі циклони та антициклони разом узяті виконують велику роботу з горизонтального та вертикального переміщення великих мас повітря. Цей процес є дуже важливим для перерозподілу тепла і опадів на земній кулі. Так, саме численним циклонам зобов'язана Європа тим, що її зими не такі суворі, як на цих самих широтах у Північній Америці, а вологість влітку здебільшого достатня для вирощування різноманітних культурних рослин. Атмосферні вихори визначають формування і різкі зміни погоди, особливо в помірних і полярних широтах. Тепле повітря переноситься циклонами далеко на північ, а маси холодного повітря зимових антициклонів, навпаки, на південь.

ТЕСТИ. АТМОСФЕРНІ ВИХОРИ

- Вологість повітря. Хмарність -

      Вміст водяної пари у повітрі називається вологістю повітря.

    Абсолютна вологість - це кількість водяної пари (у грамах), що міститься в І м³ повітря. 

Наприклад, якщо кажуть: абсолютна вологість повітря дорівнює 15 г/м³-це означає, що в 1 м³повітря міститься 15 г пари. Найменша в світі абсолютна вологість повітря в Антарктиді - соті долі г/м³, найбільша на екваторі - 23 г/м³. Найменша в Україні в січні - близько 3 г/м³.

  
Для ненасиченого повітря вказують відносну вологість. Це - відношення (у відсотках) кількості водяної пари, що міститься у повітрі, до тієї її кількості, що може міститися в повітрі за даної температури. 

    Відносна вологість повітря завжди висока (85 %) в екваторіальних широтах. Це тому, що там цілий рік висока температура і велике випаровування з поверхні. Так само висока відносна вологість повітря і в полярних районах, але вже через низькі температури (для насичення холодного повітря не потрібно багато вологи). В помірних широтах відносна вологість взимку вища, ніж влітку. Наприклад, в Україні взимку вона перевищує 80 %, а влітку зменшується до 60-70 %. Особливо низька відносна вологість в пустелях - 50 % і нижче. Повітря, що має вологість 30%, вважається дуже сухим.

     Для вимірювання відносної вологості використовують прилад гігрометр 

(використовується людська волосина).

     Якщо повітря увібрало максимально можливу за даної температури кількість пари, його називають насиченим. Частіше повітря буває ненасиченим, тобто воно містить водяної пари менше, ніж могло б. Наприклад, над степами і пустелями повітря завжди сухе, ненасичене, оскільки випаровування там невелике. Момент насичення водяною парою називається точкою роси.

Хмарність

Під хмарністю розуміють ступінь вкриття неба хмарами. Хмарність характеризується в процентах або за 10-бальною системою від 0 (зовсім ясне небо) до 10 (хмари вкривають все небо). Вона визначається “на око”. 

    Ціанометр (від лат. cianus — синій) — прилад, призначений для вимірювання кольору ясного денного неба/ступеня блакиті неба (пізніше цей прилад використовувався для визначення глибини моря), різновид колориметра. Ціанометр має одномірну шкалу, що дозволяє вимірювати кольори в межах послідовності від білого через біло-блакитний до насиченого синього.

    Загальний розподіл хмарності на земній кулі в основному збігається з розподілом відносної вологості повітря. Так, мінімальна хмарність буває в районах з низькою відносною вологістю, яка зумовлюється опусканням повітря, максимальна — в районах з високою відносною вологістю. Основною причиною утворення хмар є  висхідний рух повітря.

Хмарність має велике значення для кругообігу тепла і розподілу опадів на поверхні Землі. Найбільш загальні риси розподілу хмарності такі.

В екваторіальній зоні, де основними є висхідні рухи повітря, створюється підвищена хмарність. Середня хмарність становить тут 55—60 %. Високі температури і переважаюче поширення вод над сушею є сприятливими факторами для утворення густих багатоярусних хмар.

У тропічних і субтропічних широтах у зв'язку з домінуючими низхідними рухами повітря хмарність набагато менша. Особливо низька хмарність над пустелями, де вона становить лише 20 % і менше.

У помірних широтах хмарність зростає до 66—70 %, що пояснюється активною циклонічною діяльністю атмосфери і західним переносом вологого океанічного повітря на значні відстані в глибину материків.

Особливо висока хмарність (більше 80 %) спостерігається над морями Північного Льодовитого океану і Антарктидою. Характерно, що хмарність у високих широтах дуже розріджена і зосереджується лише в нижніх шарах повітря. Це пояснюється низькими температурами повітря і малим вмістом у ньому вологи.

 Хмари різняться за зовнішнім виглядом та за висотою, на якій утворюються. За зовнішнім виглядом метеорологи розрізняють десятки різних видів хмар. Основними з них є перисті, купчасті, шаруваті.

    Перисті хмари найвищі. Вони утворюються на висоті 6-10 км і складаються з дуже дрібних кристаликів льоду, оскільки на таких висотах температура повітря нижче нуля. Це тонкі прозорі хмари. Іноді вони нагадують білі витягнуті нитки, пір’їни або промені.
   Купчасті хмари з’являються на висотах 2-5 км. Вони мають вигляд величезних сліпучо-білих куполів, веж, гір. Якщо купчасті хмари темніють, значить краплини води в них зливаючись, стають Ці крупнішими. Тоді купчасті хмари перетворюються на купчасто- дощові, які приносять зливи з грозами.
   Шаруваті хмари утворюються низько - на висоті до 2 км. Вони схожі на сірий туман, що піднявся над поверхнею землі. Шаруваті хмари вкривають небо щільною завісою. З них може випадати дуже дрібний дощ (мряка) або слабкий сніг.

Утворення хмар

Види хмар

3D МОДЕЛЬ. ХМАРИ

     З розподілом хмарності тісно пов'язані особливості в розподілі опадів. Проте вирішальне значення має не стільки ступінь вкриття неба хмарами, скільки їх водність. Так, у високих широтах навіть при великій хмарності випадає небагато опадів, тому що їх водність через низькі температури мала. У більш низьких широтах водність хмар зростає.

- Атмосферні опади -

  Атмосферні опади - це вода в рідкому (дощ, мряка) або твердому (сніг, град) стані, що випадає з хмар або виділяється з насиченого повітря на земну поверхню (роса, іній, паморозь). 

Хмарність та атмосферні опади утворюються тоді, коли вода з водяної пари, що міститься в повітрі, перетворюється на рідину або твердий стан. Для цього необхідно, щоб при висхідному русі повітря одночасно охолоджувалося. Таким чином, хмарність та опади пов'язані з температурою і тиском повітря. 

  При зниженні температури відбувається конденсація водяної пари, вона переходить у рідкий стан (краплі води), а при температурі нижче 0 ° С — у твердий (кристали льоду). Конденсація може відбуватися при зіткненні з поверхнею предметів (іній, паморозь, ожеледь, роса) або в атмосфері (хмари і тумани). Це призводить до утворення атмосферних опадів.

    Дощ. Якщо хмару складають дуже дрібні краплинки води або кристалики льоду (менші за 0,05 мм), то опадів не буде. Поки вони малі і легкі, то утримуються високо над землею висхідними потоками повітря. При певних умовах краплинки стикаються і зливаються в більші краплини. Хмари темніють, стають синьо-чорними. Великі краплі (0,1-7 мм) вже не можуть утриматися в повітрі і падають, утворюючи дощ. Випадіння дощу часто супроводжується грозою.

   Сніг утворюється у хмарах, що при температурах нижче 0°С складаються з дрібнесеньких кристаликів-голочок, що з’єднуються у сніжинки. Сніг випадає у помірних широтах взимку, а в полярних - цілий рік.

    Град утворюється, коли тепле повітря швидко піднімається вгору. Воно підхоплює дощові хмари і несе їх на висоту, де температури знижуються до -10 °С. При цьому краплини замерзають і перетворюються на льодяні кульки - градинки. Вони бувають завбільшки від 1 мм до розмірів курячого яйця. Рекордно великою в світі була градина вагою 7 кг, що випала під час граду в Китаї (1981 р.), а в Україні - 500 гр. (1960 р.). Градина вагою 3 кг в Індії вбила слона (1961 р.). Падаючи з великою швидкістю, градини не встигають розтанути, незважаючи на високу температуру біля землі.

   Роса, іній, паморозь - “випадають” просто з насиченого повітря. Таке відбувається на охолодженій поверхні землі при стиканні її з повітрям, насиченим вологою.

    Роса - краплі води, якими іноді вкриваються земля і рослини. Вона утворюється після заходу Сонця, коли поверхня землі і повітря біля неї швидко охолоджуються. Холодне повітря вже не може вміщувати стільки водяної пари, скільки утримувало вдень при вищій температурі. Її надлишок, конденсується у крапельки роси.

  В холодну пору року (при температурах, нижче 0 °С) замість роси утворюється тонкий шар кристаликів льоду - іній. Його можна бачити восени або ранньої весни. Паморозь пухкими кристалами льоду наростає на гілках дерев та інших предметах.

За характером випадання розрізняють: 

зливові опади (інтенсивні, нетривалі, що випадають на невеликій площі); 

обложні опади (середньої інтенсивності, рівномірні, тривалі — можуть продовжуватися цілу добу, часто випадають на великій площі); 

опади, що мрячать (характеризуються ніби завислими у повітрі дрібненькими краплинками). 

Опади випадають не з кожної хмари. Обов'язковою умовою утворення опадів є одночасна наявність у повітрі води у твердому, рідкому й газоподібному станах, що буває у змішаних хмарах. Це відбувається тільки тоді, коли хмара підіймається угору й охолоджується. Тому за походженням розрізняють конвективні, фронтальні й орографічні опади.

Конвективні опади характерні для жаркого поясу, де впродовж року відбувається інтенсивне нагрівання, випаровування води, переважає висхідний рух теплого і вологого повітря. Улітку нерідко такі процеси відбуваються й у помірному поясі.

Фронтальні опади утворюються при зустрічі двох повітряних мас з різними температурами й іншими фізичними властивостями. Найтиповіші фронтальні опади спостерігаються у помірному і холодному поясах.

Орографічні опади випадають на навітряних схилах гір, особливо високих, оскільки вони також заставляють повітря пі дійматися вгору. Утративши вологу і опускаючись, обминувши гірське пасмо, воно знову опускається і прогрівається, а відносна вологість знижується, віддаляючись від стану насичення.

Кількість опадів — це товщина шару води, який випав у міліметрах.На метеостанціях кількість опадів вимірюють за допомогою опадоміра. 

Опадомір - це циліндричне відро, куди збираються опади. Метеорологи також вимірюють висоту снігового покриву. Такі заміри роблять снігомірною рейкою, розділеною на сантиметри.

  Розподіл опадів на земній кулі. Атмосферні опади на планеті розподіляються нерівномірно. Основним постачальником води в атмосферу є Світовий океан, тому над ним в цілому опадів випадає більше, ніж над суходолом. 

  Біля екватора випадає найбільша кількість опадів (від 2000 до 3000 мм за рік), адже там зона низького атмосферного тиску. Переважає висхідний рух повітря. При піднятті теплого насиченого водяною парою повітря воно охолоджується, конденсується, відбувається механізм утворення дощових хмар. 

   В тропічних широтах кількість опадів значно зменшується, адже там атмосферний тиск підвищений. У пустелях випадає менш як 250 мм. Переважають спадні рухи. Опускаючись, повітря нагрівається, і його відносна вологість зменшується, хмари не утворюються.

   З наближенням до помірних широт кількість опадів збільшується, оскільки в цій зоні занижений атмосферний тиск, добре розвинуті висхідні потоки повітряних мас і діють атмосферні фронти й циклони. Так, на більшій частині Європи випадає від 600 до 1000 мм опадів.

   Від помірних і до полярних широт кількість опадів зменшується. Це зумовлено зниженням температури і вмісту вологи в повітрі та переважанням низхідних потоків повітря.

    У приполярних широтах Північної півкулі зона високого атмосферного тиску, кількість опадів коливається в межах 150-300 мм за рік. Холодне повітря важке, зосереджується на поверхні Землі; низькі температури не дають повітрю «зібрати» багато водяної пари.

   У Південній півкулі випадає загалом більше опадів, ніж у Північній, оскільки в ній переважають водні простори. Але загальні особливості розподілу опадів тут такі самі, як і в Північній півкулі.

   Широтний розподіл опадів на земній кулі порушується через вплив окремих вітрів, океанічних течій і рельєфу. 
  Так, дуже багато опадів випадає в зоні дії мусонів. Проте найбільшу кількість опадів на Землі спостерігають на південних схилах Гімалаїв. Тут у містечку Черапунджі в середньому випадає 11 000 мм опадів за рік. Основною причиною цього є підняття вологого повітря, спричинене наявністю схилів гір. Підсилює утворення опадів у цій місцевості літній мусон з Індійського океану. А найбільш дощовим місцем на планеті вважаються Гавайські острови, де 335 днів на рік буває з дощем, який приносить 12 000 мм води. Рекордно посушливими місцями, де опади не випадають роками, є пустелі Атакама в Південній Америці (1 мм за рік) і Сахара в Африці (5 мм за рік). Iзогiєти — лiнiї на географiчнiй картi, якi з’єднують точки з однаковою кiлькiстю опадiв.

Коефіцієнт зволоження

    Для визначення стану забезпеченості території вологістю не достатньо враховувати лише кількість опадів, для цього необхідно також враховувати як реальне випаровування, так і ймовірне можливе випаровування - випаровуваність. Випаровуваність залежить від кількості сонячної радіації.

    Коефіцієнт зволоження - це відношення річної кількості опадів до випаровуваності за той самий період (за рік).

      К = опади (мм/рік) // випаровуваність (мм/рік)

    К>1 - зволоження надмірне; К=1 - зволоження достатнє; К<1 - недостатнє; К<0,3 - бідне.
Тест "Атмосферні опади"

- Погода -

Історія метеослужби

 Погода - це стан нижнього шару атмосфери в даному місці у певний час (або за який-небудь проміжок часу – за добу, місяць, сезон). 

   Основною властивістю погоди є мінливість. Погода змінюється у часі – протягом року, сезону і навіть доби. Про це свідчать щоденні повідомлення про погоду.

  Першим вісником зміни погоди є зміна атмосферного тиску, напрямку і швидкості вітру. Зміна цих елементів і явищ погоди часто негативно позначається на самопочутті деяких людей. Якщо протягом кількох днів зберігається однакова погода, то її називають стійкою.

     Температура повітря, напрямок вітру, атмосферний тиск, хмарність, опади – це основні елементи (показники) погоди. Всі вони тісно пов’язані й взаємообумовлені. Тому зміна одного з них приводить до зміни інших. Так, температура повітря впливає на вологість і розподіл атмосферного тиску, тиск – на вітри, вітри – на опади. У свою чергу, опади, хмарність, вітер впливають на температуру повітря. Взаємодія всіх цих елементів і процесів обумовлює певний стан атмосфери.

      Основною причиною зміни погоди є нерівномірне нагрівання поверхні Землі, що зумовлює переміщення повітряних мас. Переміщуючись, вони приносять потепління або похолодання, вітряну або безвітряну, хмарну або безхмарну, з опадами або без опадів погоду. 

   Типи погоди. Характеризуючи погоду як жарку, теплу, холодну, морозну, ми говоримо про тип погоди. Тип погоди – це узагальнена характеристика погоди, що включає відомості про середньодобові показники температури, стан хмарності, опади, наявність або відсутність вітру.

   Так, у різних районах Землі майже постійно спостерігається один і той самий тип погоди: на екваторі – спекотна з рясними дощами, у тропіках – спекотна і суха, в полярних районах – морозна і суха. В наших помірних широтах влітку погода тепла, іноді спекотна; взимку – холодна, морозна, з температурою нижче 0 0С; навесні і восени температури переходять від від’ємних до додатних. Ці ознаки погоди є характерними, або типовими.

   Передбачення погоди.  Прогноз погоди – це складання науково обгрунтованих припущень про її майбутній стан. 

   Для завбачення погоди необхідні відомості про стан атмосфери (температуру повітря, тиск, вологість, вітер, опади й інші явища) над усією поверхнею Землі. Їх систематично збирають 10 000 метеорологічних станцій світу. Зверху атмосферу “оглядають” метеорологічні супутники Землі і передають найсвіжішу інформацію про хмарність і сніговий покрив. 

Результати спостережень метеостанцій і метеорологічних супутників передаються в спеціальні установи – гідрометеоцентри, розміщені майже в усіх країнах світу. Гідрометеоцентр України розміщений у Києві. Там за допомогою сучасних електронно-обчислювальних машин вся інформація опрацьовується і передається у Всесвітню службу погоди, центри якої знаходяться у Вашингтоні (США), Москві (Росія) і Мельбурні (Австралія). Для міжнародного обміну вироблено свою “метеомову”, зрозумілу метеорологам всього світу.

   Дані, що були отримані у ході спостережень, метеорологи наносять на карту погоди, яку називають синоптичною. 

На ній умовними позначеннями і цифрами записують основні відомості про стан погоди. З їх допомогою спеціалісти-синоптики складають короткочасні (на 1–3 доби) і довготривалі (на тиждень, місяць, сезон) прогнози погоди.

    Прогноз погоди загального користування потрібний усім. Спеціальні прогнози складають для працівників сільського господарства. Особливу увагу приділяють завбаченню небезпечних атмосферних явищ – сильних туманів, граду, заморозків, ожеледі, суховіїв та ін. Спостереження за допомогою супутників за зародженням і шляхами руху ураганів дають можливість завчасно попередити про небезпеку капітанів кораблів і пілотів. Їм підказують, куди ухилитися від зустрічі з грізною стихією. А жителів узбереж попереджують про шторм. Передбачити зміни погоди можна також за місцеми ознаками.

ТЕСТИ. ПОГОДА

- Клімат - 

   

  Клімат та кліматотвірні чинники.                          Клімат (грец. Κλίμα — нахил (мається на увазі нахил сонячних променів до горизонтальної поверхні)) — багаторічний режим погоди, характерний для певної місцевості.  Слово «клімат» ввів давньогрецький астроном Гіппарх, який довів, що кут падіння сонячних променів, змінюючись від екватора до полюсів, визначає погодні умови місцевості.

   Кліматологія — наука, яка займається вивченням клімату. 

   Основними параметрами клімату є температурний режим, кількість і режим випадання опадів. Клімат, на відміну від погоди, характеризується відносною стійкістю, але й він схильний до змін.

Для кожної території на земній поверхні характерний свій клімат. Змінюється клімат за широтами (від екватора до полюсів), але й у межах однієї широти існують відмінності — при русі від узбереж у глиб материка.

  Дослідження вчених показують, що клімат нашої планети неодноразово і сильно змінювався протягом її тривалої історії. Потепління клімату змінювалися похолоданнями і навіть тривалими льодовиковими періодами. Це призводило то до збільшення, то до зменшення кліматичних поясів і областей, зміни їх розмірів, зміщення до екватора або полюсів.

Кліматотвірні фактори — природні умови, які впливають на клімат певної території.

    Географічна широта місцевості — головний фактор формування клімату. Від неї залежать кут падіння сонячних променів, тривалість освітленості, кількість сонячного тепла і, відповідно, температура повітря. Географічна широта і температура повітря змінюються від екватора до полюсів, тому закономірно змінюються і всі інші метеорологічні показники і клімат в цілому.

   Різниця у надходженні сонячного випромінювання на різних широтах безпосередньо впливає на атмосферний тиск і глобальний процес циркуляції атмосфери. Постійні та сезонні вітри впливають на рух повітряних мас, а разом із ними — тепла і вологи.

   Величезний вплив на клімат має характер підстильної поверхні. Суша і вода нагріваються та остигають із різною швидкістю. 

  Океанічний клімат  характеризується невеликими амплітудами температур, високою хмарністю і рясними опадами.

  Континентальний клімат  відрізняється великими добовими і річними амплітудами температур, меншою хмарністю та опадами. 

    Чим далі у глиб материка, тим більше коливання температури повітря, менше хмарність та опади. 

     На клімат узбереж впливають  океанічні течії, які у свою чергу залежать від атмосферної циркуляції повітря. Завдяки теплим течіям клімат узбереж стає більш теплим і вологим у порівнянні з внутрішніми частинами материків.

Клімат узбереж, які омиваються холодними течіями, прохолодніший і більш сухий. Так, через холодну Перуанську течію на узбережжі Південної Америки у тропіках утворилася найсухіша пустеля світу — Атакама.

    Для формування клімату важливі рельєф і абсолютна висота. З висотою знижуються температура повітря та атмосферний тиск, клімат стає холоднішим.

Гірські хребти є бар'єром на шляху просування атмосферних мас. Навітряні схили гір отримують величезну кількість опадів, тому що при підйомі вгору повітря охолоджується, а водяна пара конденсується. Так, річний вологий мусон приносить рясні опади на південні схили Гімалаїв. Рівнинний рельєф не створює перешкод для просування повітряних мас.

Клімат та основні кліматотвірні чинники

   Кліматичні пояси

Кліматичні пояси – широтні смуги земної поверхні, що мають відносно однорідний клімат. Пояси відрізняються один від одного температурою повітря і переважаючими повітряними масами, які, відповідно до своїх властивостей, визначають основні риси клімату поясу. 

  Кліматичні пояси змінюються від екватора до полюсів, тобто зонально.

Розрізняють 7 основних 

кліматичних поясів: 

екваторіальний, 

два тропічних, 

два помірних 

та два полярних

 (арктичний і антарктичний). У кожному з них протягом усього року панує одна повітряна маса – відповідно екваторіальна, тропічна, помірна, арктична (антарктична).

  Між основними поясами у кожній півкулі утворюються перехідні кліматичні пояси: 
субекваторіальний, субтропічний 
і субарктичний (субантарктичний).
   Їх називають субпоясами – з латинської “суб” означає “під”, тобто під основним . 
 У перехідних поясах повітряні маси змінюється за сезонами. 
 Вони надходять із сусідніх основних поясів: влітку панує повітряна маса південнішого основного поясу, а взимку – північнішого.  Наприклад, у субекваторіальному поясі влітку панує екваторіальне повітря – настає вологий сезон року, взимку надходить тропічне повітря – настає сухий сезон. Тому клімат субекваторіального поясу влітку подібний до клімату екваторіального поясу, а взимку – до тропічного. 

  На карті кліматичних поясів добре видно, що їх межі проходять не суворо по паралелях, а відхиляються то на північ, то на південь. Це пояснюється впливом третього кліматотвірного чинника – підстильної поверхні: океанів, суходолу, рельєфу, течій, льодовикового покриву.

    Всередині кліматичних поясів розрізняють кліматичні області з різними типами кліматів: континентальним і морським, своєрідним кліматом західних і східних узбереж материків.

Головні типи клімату

   На різних територіях в умовах однакового впливу кліматотвірних чинників формується певний тип клімату. Назву типу клімату визначають за назвою кліматичного поясу (екваторіальний, субтропічний, тропічний, помірний клімат і ін.), підтипом повітряних мас (морський, континентальний клімат), особливостями температур і зволоженості.

   У екваторіальному поясі 

переважають вологі екваторіальні повітряні маси. Температури повітря високі (+24... +28 0С). Висхідні потоки повітря породжують потужні купчасто-дощові хмари, які щодня приносять зливи з грозами. Випаданню великої кількості опадів протягом року (понад 2000 мм) сприяють і пасати, що приносять вологе океанічне повітря. Температура і кількість опадів протягом року майже не змінюються.

   Для субекваторіальних поясів 

характерна сезонна зміна повітряних мас. Літній мусон приносить екваторіальне повітря, зимовий мусон – континентальне тропічне. Тому влітку жарко і волого, як в екваторіальному поясі. А взимку температура дещо знижується (20 0С), вологість низька, опадів немає. Такий клімат з вологим літом і сухою зимою називають мусонним. Ростуть листопадні ліси.

   У тропічних поясах панують сухі тропічні повітряні маси. Там високий атмосферний тиск і низхідний рух повітря. Температура влітку дуже висока (35 0С), взимку трохи знижується (20 0С). Дуже велика добова амплітуда коливань                    (30–40 0С). Тропічне повітря дуже сухе, тому опадів загалом мало. За кількістю опадів у цьому поясі сформувалися кліматичні області з різними типами клімату. Тропічний пустельний клімат (опади майже відсутні, утворюються лише рясні роси і густі тумани) сформувався на західних узбережжях материків, які омиваються холодними течіями. Тропічний вологий клімат (опадів багато – понад 1000 мм на рік) панує на східних узбережжях материків, які омиваються теплими течіями.

    У субтропічних поясах клімат формується під впливом сезонної зміни повітряних мас: влітку – тропічних, взимку – помірних. Континентальний субтропічний клімат – сухий, з жарким літом, прохолодною зимою. На західних узбережжях материків клімат субтропічний середземноморський з жарким, сухим літом і м’якою вологою зимою. На східних узбережжях клімат мусонний (літо жарке, вологе, зима прохолодна, суха). В глибині материка клімат різко континентальний (прохолодне літо, сувора зима, небагато опадів).

    У помірних поясах панують помірні повітряні маси і західні вітри, циклони та антициклони. Там добре виражені пори року з додатними температурами влітку і від’ємними взимку. Опадів випадає багато, але розподілені вони нерівномірно: багато на заході материків, мало у внутрішніх районах, достатньо на сході. У поясі сформувалися різні кліматичні області. Континентальний помірний тип клімату (від помірно континентального до різко континентального) поширений у внутрішніх районах материків. На західних узбережжях материків формується морський помірний клімат, на східних – мусонний.

      Субарктичному і субантарктичному поясам так само властива сезонна зміна повітряних мас: влітку панують помірні, взимку – арктичні. Літо прохолодне (10 0С) і сире, зима сувора (–40 0С), тривала і малосніжна. Опадів мало – 200 мм на рік. Поширена багаторічна мерзлота – промерзання гірських порід на велику глибину (до 500 м). Морський клімат з прохолодним літом і м’якою зимою спостерігається довкола Північного Льодовитого океану і Антарктиди.

    
У арктичному (антарктичному) поясі переважають холодні і сухі арктичні (антарктичні) повітряні маси. Температури повітря від’ємні протягом всього року. Опадів дуже мало – 100 мм за рік.

  

Кліматична діаграма — спеціальний графік для графічного відображення ходу кліматичних показників протягом року.

     На кліматичній діаграмі показані температура повітря і кількість опадів, їх зміна протягом року і співвідношення між собою. Річний хід температури представлений у вигляді графіка, кількість опадів по місяцях — у вигляді стовпчастої діаграми.

    Проаналізував представлену кліматичну діаграму, можна сказати, що пункт знаходиться у північній півкулі, тому що найвищі температури повітря припадають на травень-серпень. Середньомісячна температура повітря у найхолоднішому місяці становить −8 °С, а в найтеплішому — +18 °С, більшість опадів випадає влітку, середньорічний показник — 657 мм. Це говорить про те, що пункт розташований у помірно-континентальній області помірного кліматичного поясу.

Кліматичні діаграми

   Кліматична карта. Зрозуміти складне утворення і розміщення кліматів на Землі допоможуть кліматичні карти. Вони вміщують дані про основні елементи клімату: температуру найтеплішого і найхолоднішого місяців (січня і липня), напрямок вітру, кількість опадів. Середня температура повітря показується ізотермами. Окремими цифрами позначають найнижчі і найвищі температури. Щоб показати на карті, скільки і де випадає опадів, місця з різною річною кількістю зафарбовують різними кольорами. Переважаючі напрямки вітрів показують стрілками. За кліматичною картою можна дати характеристику клімату будь-якої території. 

   Влив клімату на людину. Погода і клімат вливають на умови життя людей. До різних типів клімату люди навчилися пристосовуватися. Їх житло, одяг, взуття, харчування – результат такого пристосування. Кожному відомо, що житло, одяг, взуття жителів Крайньої Півночі відрізняються від того, де живе й у що одягнений та узутий мешканець екваторіально поясу. Клімат визначає не тільки потребу в теплі або прохолоді, а й навіть настрій.

  З кліматом пов’язані врожай і повсякденна робота будівельників, льотчиків, моряків. Без знань про клімат не можна правильно обрати місце для гребель, водосховищ і аеродромів, визначити напрямки авіаліній і морських шляхів. Погода і клімат позначаються на здоров’ї та самопочутті людей. Наприклад, люди, що приїжджають на роботу в заполярні райони, іноді змушені повертатися назад, тому що не у всіх організм може пристосуватися до умов сурового клімату з сильними вітрами і морозами. В районах з теплим морським кліматом створені курорти для відпочинку і лікування.

Метеозалежність та як її подолати

  Зміни клімату. Якщо погода відзначається мінливістю, то клімат навпаки – стійкістю. Він якщо і змінюється, то повільно і протягом дуже тривалого часу – десятків тисяч і мільйонів років. У далекому геологічному минулому зміни клімату відбувалися хвилями: наставали то потепління, то похолодання. Такі коливання клімату підтверджують скам’янілі рештки рослин і тварин, що існували за певних умов, а також різні гірські породи. Наприклад, кам’яне вугілля могло утворюватися при теплому і вологому кліматі. Отже його поклади в Антарктиді свідчать, що колись там клімат був зовсім інший. Внаслідок похолодання клімату, що мало місце близько мільйона років тому, на Землі почався льодовиковий період. Тоді великі площі суходолу вкрилися льодовиками. Закінчився цей період лише 10–12 тис. років тому.

 Охорона атмосфери

    Якщо отруйні гази скупчуються в повітрі і змішуються з краплинами туману, то утворюється смог (в перекладі з англійської - “дим”, “імла”). Отруйний туман стелиться землею на рівні органів дихання людини, що є особливо небезпечним. Особливо часто смог виникає у великих містах.

   Дуже небезпечні забруднення повітря сполуками сірки і азоту. Сполучаючись з водяною парою, вони повертаються на землю у вигляді кислотних дощів. Такі дощі випадають іноді за тисячі кілометрів від місця свого утворення. Вони шкодять здоров’ю людей, гублять ліси, забруднюють ґрунти. 

Деякі вчені вважають, що зростаюче забруднення атмосфери хімічними речовинами руйнує тонкий озоновий шар. В ньому утворюються своєрідні “діри”. Найбільша озонова “діра” виявлена над Антарктидою. Це небезпечно для всього живого на Землі.

    Так, для своїх потреб люди спалюють мільйони тонн різних видів палива. При цьому в атмосферу виділяється вуглекислий газ. Його кількість поступово збільшується. І він починає діяти як парник: до Землі пропускає проміння, яке нагріває поверхню, а тепло від земної поверхні - “не випускає”, перешкоджаючи його розсіюванню у космос. Це і призводить до підвищення температури тропосфери. Таке явище вчені назвали парниковим ефектом. Є припущення, що через парниковий ефект середньорічна температура повітря тропосфери підвищиться на 1° на всій Землі. Таке відхилення називають глобальним потеплінням. Але навіть таке незначне на перший погляд потепління може мати значні наслідки. Найперше, посилюється танення льодовиків. Це призведе до підняття рівня Світового океану. Тоді приморські низовини, де живуть люди, будуть затоплені водою.

Наслідки глобального потепління

Глобальне потепління чи новий льодовиковий період?

Кліматичні аспекти забруднення атмосфери

Як нам шкодить брудне повітря

ТЕСТИ . КЛІМАТ

ТЕСТИ ЗНО.  АТМОСФЕРА